JPH06309688A

JPH06309688A - 光集積回路、光ピックアップおよび光情報処理装置

Info

Publication number: JPH06309688A
Application number: JP5101548A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Nakano; 貴彦中野; Takenao Ishihara; 武尚石原; Masahiro Kawamura; 政宏河村; Norio Yoshida; 式雄吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-04
Anticipated expiration: 2015-06-12
Also published as: JP3050721B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製造プロセスの簡略化が図れ、量産性の向上
と大幅なコストダウンが可能になる光集積回路を実現す
る。【構成】透明樹脂材料をモールドする時に光電子集積
基板１０をその内部に取り込んで光集積回路１を作製す
る。発光素子１１、受光素子１２および電子集積回路等
の電子デバイスは、表面実装技術等の既存の半導体プロ
セス技術を用いて直接光電子集積基板１０上に形成され
る。また、ホログラムビームスプリッタ１４、集光機能
を持つホログラムレンズ１５等の光学部品も同様に既存
の半導体プロセス技術を用い、かつ刻印技術を用いて光
電子集積基板１０表面の所定箇所に溝形状を刻み込むこ
とにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばレーザビームを
微細な光スポットに絞って光ディスク等の情報記録媒体
の記録面に入射させ、記録面からの反射光を多分割受光
素子等の検出手段により検出し、これにより、光ディス
ク等に書き込まれた信号情報を読み取るために供される
光集積回路およびこのような光集積回路を備えた光ピッ
クアップ、並びにこのような光集積回路を備えたレーザ
プリンタや光距離計等の光情報処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク上に記録された信号情報を読
み取る光ピックアップには、フォーカシング用及びトラ
ッキング用のサーボ機能が搭載され、このサーボ機能に
より、光ディスクの回転に伴う面振れや偏心等のメカニ
カルな変動に、光ピックアップを精度良く追従させてい
る。

【０００３】ところで、光ピックアップの追従性を向上
させ、その信頼性を高めるためには、光ピックアップの
小型化および軽量化を図る必要がある。すなわち、その
ようにすれば、光ピックアップの可動部を高速で駆動で
き、また慣性の悪影響を抑制できるからである。

【０００４】このような要請に答える小型化、軽量化さ
れた光ピックアップの一従来例として、特開昭６２−１
１７１５０号公報に開示されたものがある。図８はこの
光ピックアップを示す。直方体状をなす透明基板１００
０の上面には、例えば半導体レーザ素子からなる発光素
子１００１が取り付けられており、発光素子１００１か
ら透明基板１０００の内部に向けて出射されるレーザ拡
散光は、透明基板１０００の上面に形成された回折格子
１００２によって図上右側に相当する方向に光路を変更
される。

【０００５】続いて、透明基板１０００の表裏（上下）
両面に形成された反射面（全反射面）１００３、１００
４、１００５によって順に反射され、透明基板１０００
内をジグザグ状に伝送される。そして、透明基板１００
０の上面に形成された回折格子１００６によって平行光
線化され、回折格子１００６の真上の位置に所定距離を
隔てて別途設けられた対物レンズ１００７によって光デ
ィスク１１１０の記録面に集光される。これにより、光
ディスク１１１０の記録面に光スポットが形成される。

【０００６】光ディスク１１１０からの反射光は、上記
とは逆の経路を辿って透明基板１０００内を図上左側に
相当する方向に伝送され、透明基板１０００の裏面に形
成した凹レンズ１００８、上面に形成されたシリンドカ
ルレンズ１００９の各反射面で反射され、最終的に多分
割受光素子１０１０に検出され、これによりディスク面
に記録された信号情報の読み取りが行われる。また、多
分割受光素子１０１０の検出結果を利用して、フォーカ
シングサーボおよびトラッキングサーボが行われる。

【０００７】ところで、上記構成の光ピックアップは、
回折格子１００２、１００６、凹レンズ１００８および
シリンドカルレンズ１００９等の光学部品を透明基板１
０００の表裏両面に組み付ける構成をとるため、これら
光学部品相互の透明基板１０００に対する位置決めが困
難であり、組み付け精度上の制約により、組み付け作業
が煩わしく、コストアップを招来するという欠点があ
る。

【０００８】このような欠点を解消するために、上記の
特開昭６２−１１７１５０号公報では、光学部品に相当
する光学素子を透明基板１０００の表裏両面に成形技術
を利用して一体成形する方法が他の実施例として開示さ
れている。

【０００９】しかるに、この他の実施例においても、上
記構成同様に透明基板１０００に別体の対物レンズ１０
０７を組み付ける構成をとるため、依然として組み付け
精度上の制約により、迅速な組み付け作業が行えず、コ
ストアップを招来するという欠点がある。また、対物レ
ンズ１００７と回折格子１００６との間に所定の離隔寸
法を必要とするため、光ピックアップの厚み寸法が全体
として大きくなり、特に光ピックアップの薄型化を図る
上でのネックになっていた。

【００１０】このような従来技術の欠点を解消するもの
として、本願出願人が、例えば特願平３−３３２２３２
号で先に提案したものがある。図９および図１０はこの
光ピックアップに搭載される光集積回路を示す。

【００１１】この光集積回路２００は、直方体状をなす
透明基板２３０の上面における一端側にシリコン基板か
らなる光電子集積基板２４０を組み付けて構成される。
透明基板２３０は刻印技術を含む成型法により形成され
る。すなわち、一例として、ＰＭＭＡやＰＣ等の透明樹
脂材料を金型内に流し込み、同時に上下（表裏）両面に
刻印技術を用いて０次光、±１次光の３ビームを形成す
るための回折格子２３２、ピッチの異なる２種類の回折
格子からなるホログラムビームスプリッタ２３３および
ホログラムコリメートレンズ２３４が形成される。ま
た、反射用のミラー２３６および非球面対物レンズ２３
５が形成される。

【００１２】具体的には、該透明基板２３０の上面２３
０ａにおける長手方向他端部に、非球面対物レンズ２３
５が膨出形成され、下面２３０ｂにおける非球面対物レ
ンズ２３５の真下に位置する部分にホログラムコリメー
トレンズ２３４が形成されている。また、ホログラムビ
ームスプリッタ２３３は、上面２３０ａの長手方向中央
部から非球面対物レンズ２３５側に若干偏位した位置に
形成される。更に、下面２３０ｂの長手方向中央部に３
ビーム形成用の回折格子２３２が形成されている。

【００１３】加えて、上面２３０ａの長手方向一端部に
は、底面側に向けて狭幅になった角穴状をなす収納凹部
２３１が形成されている。この収納凹部２３１は、透明
基板２３０の上面側に組み付けられている光電子集積基
板２４０に組み込まれた半導体レーザ素子２４１および
この半導体レーザ素子２４１が搭載されたサブマウント
２４３を収納するために設けられる。

【００１４】このような構成によれば、組み付け状態に
おいて半導体レーザ素子２４１が外部から密閉されるの
で、半導体レーザ素子２４１に水分が付着する等してそ
の寿命が劣化することがない。また、半導体レーザ素子
２４１の出力の安定化が図られる。

【００１５】図１０に示すように、光電子集積基板２４
０の表面には半導体レーザ素子２４１の出力をモニター
するための受光素子２４２、その制御回路（図示せ
ず）、多分割フォトダイオードからなる多分割受光素子
２４４、およびその信号処理回路（図示せず）がモノシ
リックに組み付けられている。具体的には、表面実装技
術等の既存の製造プロセス技術を用いて組み付けられ
る。そして、その後、半導体レーザ素子２４１が搭載さ
れたサブマウント２４３が組み付けられる。

【００１６】サブマウント２４３は図示するように、三
角柱状をなし、傾斜面２４３ａの上端部に半導体レーザ
素子２４１が実装されている。サブマウント２４３と光
電子集積基板２４０との電気的な接続は、該サブマウン
ト２４３と、光電子集積基板２４０の表面に形成された
電極ランド２４６とをワイヤボンディングして行われ
る。

【００１７】また、モニター手段としての受光素子２４
２は、半導体レーザ素子２４１から出射されるレーザビ
ームを受光し、受光量を電気信号に光電変換して制御回
路にフィードバック信号として与える。これにより、制
御回路が半導体レーザ素子２４１の出力レベルを常時一
定の値に制御する。

【００１８】信号処理回路はノイズフィルタ、アンプ等
を備えており、多分割受光素子２４４から与えられる検
出信号を信号処理して、光電子集積基板２４０の長手方
向一端部における表面に形成された電極ランド２４５を
介して外部に出力する。

【００１９】このような構成の光集積回路によれば、そ
の製造プロセスにより上記した従来技術の欠点を解消で
き、光ピックアップの低コスト化に寄与できる。

【００２０】しかしながら、図９および図１０に示す光
集積回路では以下に示す問題点を有するため、製造効率
およびコストダウンを図る上でまだまだ改善の余地があ
るのが現状である。

【００２１】（１）光電子集積基板２４０に半導体レー
ザ素子２４１からなる発光素子を搭載したサブマウント
２４３を実装する時、この光集積回路の光学系の機能を
損なわないようにするために、極めて高い精度でレーザ
光の出射位置や出射方向を合わせる必要がある。このた
め、実装時に複雑な製造プロセスを必要とする結果、製
造効率が悪く、コストアップを招来するという問題があ
る。

【００２２】このような問題は、半導体レーザ素子２４
１からなる発光素子を直接光電子集積基板２４０に実装
する場合も同様である。

【００２３】（２）光電子集積基板２４０の製造工程
は、受光素子２４２、信号処理回路、電極ランド２４
５、２４６等を光電子集積基板２４０上に集積化する集
積回路製造プロセスを用いる工程と、半導体レーザ素子
２４１からなる発光素子を搭載したサブマウント２４３
を光電子集積基板２４０上に実装し、このサブマウント
２４３と光電子集積基板２４０上の電極ランド２４６と
をワイヤボンディングするアセンブリ工程との２工程か
ら構成されているが、この２つの工程は大きく異なって
いるため、製造工程を一元化することが困難である。こ
のため、両工程を分割して行わなければならず、処理時
間がかかるため、この点においても、コストアップを招
来するという問題がある。

【００２４】このような問題は、半導体レーザ素子２４
１からなる発光素子を直接光電子集積基板２４０に実装
する場合も同様である。

【００２５】このような先行技術が有する問題点を解消
するものとして、その後に、本願出願人が特願平４−３
０７４０８号で提案した光ピックアップがある。

【００２６】図１１および図１２はこの光ピックアップ
に搭載される光集積回路を示す。この光集積回路１００
は、透明樹脂材料をモールドする時に光電子集積基板１
１０を取り込んで製造される。図１１に示すように、こ
の光電子集積基板１１０は、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系
基板、ＩｎＰ／ＩｎＧａＡｓＰ系基板等の化合物半導体
を材料とし、その上面（表面）に半導体レーザ素子から
なる発光素子１１１、受光素子１１２および図示しない
電子集積回路からなる電子部品と、ホログラムビームス
プリッタ１１４、ホログラムコリメートレンズ１１５か
らなる光学部品とを設けて構成される。

【００２７】ここで、発光素子１１１、受光素子１１２
および電子集積回路は既存の半導体プロセス技術を用い
て直接光電子集積基板１１０上に形成される。また、ホ
ログラムビームスプリッタ１１４およびホログラムコリ
メートレンズ１１５も同様に半導体プロセス技術を用い
て光電子集積基板１１０上に表面溝形状を刻み込むこと
により形成される。

【００２８】モールド時に光電子集積基板１１０を取り
込む透明樹脂成型体１２０は、一例として、ＰＭＭＡ、
ＰＣ等の透明樹脂を材料とし、この透明樹脂を金型に流
し込み光電子集積回路１１０を内部に取り込むようにし
て形成される。この時、直方体状をなす透明樹脂成型体
１２０の上面１２０ａに非球面対物レンズ１２１と、反
射面１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃおよび１２２ｄが形
成される。

【００２９】今少し具体的に説明すると、非球面対物レ
ンズ１２１は透明樹脂成型体１２０の上面１２０ａの図
上右端部に相当する長手方向一端部に膨出形成される。
また、反射面１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは上面１２
０ａの長手方向中央部から長手方向他端部側にかけて形
成される。更に、反射面１２２ａは長手方向他端部端面
に傾斜面として形成される。

【００３０】そして、光電子集積基板１１０の非球面対
物レンズ１２１の真下に位置する表面部分にホログラム
コリメートレンズ１１５が形成される。また、ホログラ
ムビームスプリッタ１１４は、光電子集積基板１１０上
の長手方向中央部に形成される。

【００３１】半導体レーザ素子からなる発光素子１１１
は、光電子集積基板１１０の長手方向他端部に、その端
面を光電子集積基板１１０の端面１１０ｂと面一状態に
して形成される。発光素子１１１から光電子集積基板１
１０の内部に向けて出射されるレーザビームの光路は光
電子集積基板１１０の表面に平行となり、かつ端面１１
０ｂに対し垂直となる。また、受光素子１１２は光電子
集積基板１１０の表面であって、ホログラムビームスプ
リッタ１１４から長手方向他端部側に若干偏位した位置
に形成される。

【００３２】受光素子１１２は多分割フォトダイオード
からなり、光電子集積基板１１０と透明樹脂成型体１２
０の間を伝播してくる光を受光し、電気信号に光電変換
する。また、電子集積回路は、受光素子１１２から与え
られる検出信号を処理して、光電子集積基板１１０上に
形成された電極ランド（図示せず）を介して外部に出力
する。

【００３３】この光集積回路１００を光ピックアップに
利用する場合、非球面対物レンズ１２１が光ディスクの
記録面の下方に位置するように配設する。発光素子１１
１から出射されたレーザビームは、反射面１２２ａ、１
２２ｂで反射された後、光電子集積基板１１０上に形成
されたホログラムビームスプリッタ１１４を経て反射面
１２２ｃで反射され、光電子集積基板１１０上に形成さ
れたホログラムコリメートレンズ１１５に導かれる。続
いて、ホログラムコリメートレンズ１１５によって平行
光線化され、この平行光は非球面対物レンズ１２１によ
り集光されて、光ディスクの記録面に光スポットとして
照射される。

【００３４】一方、光ディスクからの反射光は、上記と
は逆の経路を辿ってホログラムビームスプリッタ１１４
の位置に導かれ、反射面１２２ｄによって反射された
後、受光素子１１２に入射する。受光素子１１２の多分
割フォトダイオードは、光ディスクからの反射光を検出
し、検出した光を光電変換して電子集積回路に与える。
電子集積回路は、与えられた電気信号を信号処理するこ
とにより、光ディスクに記録されている信号情報、トラ
ッキング誤差信号およびフォーカシング誤差信号を出力
する。

【００３５】尚、この光集積回路１００を光ピックアッ
プに利用する場合は、フォーカシング用アクチュエータ
およびトラッキング用アクチュエータが光集積回路１０
０に搭載される。フォーカシング用アクチュエータは、
フォーカシング誤差信号に基づき光ピックアップ、すな
わち光集積回路１００をサーボ制御する。また、トラッ
キング用アクチュエータはトラッキング誤差信号に基づ
き光集積回路１００をサーボ制御する。

【００３６】このような光集積回路１００によれば、透
明材料で透明樹脂成型体１２０をモールドする時に、光
電子集積基板１１０を取り込んで製造されるので、上記
した先行技術の問題点を解消し得て、低価格の光ピック
アップを実現できる。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１１
および図１２に示す光集積回路１００では、以下に示す
新たな問題点がある。

【００３８】（１）この光集積回路１００は、上記のよ
うに、透明樹脂材料をモールドする時に光電子集積基板
１１０を取り込んで製造され、この時、透明樹脂成型体
１２０の上面１２０ａに非球面対物レンズ１２１が形成
されるが、モールド時に、光電子集積基板１１０と非球
面対物レンズ１２１の位置関係、特に角度に関する位置
関係が設計上の位置関係から外れると、非球面対物レン
ズ１２１によって集光される光には大きな光線収差が発
生し、光ディスクの記録面で微小な光スポットに絞るこ
とができなくなるため、光ディスク面に記録された信号
情報を読み損なうおそれがある。即ち、光ピックアップ
の信頼性が損なわれるおそれがある。

【００３９】このような問題を解消するためには、光電
子集積基板１１０と非球面対物レンズ１２１の位置関係
を高精度に保てばよい。しかるに、そのようにするため
には、複雑な製造工程を必要とし、製造に時間を要する
結果、コストダウンを図ることが困難になる。このよう
なコスト上の制約により、光ピックアップの信頼性の向
上を図る上で限界があったのが現状である。

【００４０】このような問題は、透明樹脂で光電子集積
基板をモールドする代わりに、光電子集積基板１１０を
透明樹脂又はガラス材を材料とする透明材料成型体１２
０の内部に収納するように取り付けた構成の光集積回路
についても同様である。

【００４１】（２）この光集積回路１００は、透明樹脂
成型体１２０の上面１２０ａに非球面対物レンズ１２１
が膨出形成されるため、その分、光集積回路１００の寸
法の小型化、特に厚みの薄型化を図ることが困難であ
る。

【００４２】このような問題は、透明樹脂で光電子集積
基板をモールドする代わりに、光電子集積基板１１０を
透明樹脂又はガラス材を材料とする透明材料成型体１２
０の内部に収納するように取り付けた構成の光集積回路
についても同様である。

【００４３】本発明は、このような従来技術の諸欠点を
解消するものであり、製造プロセスの簡略化が図れ、量
産性の向上と大幅なコストダウンが可能になる光集積回
路を提供することを目的とする。

【００４４】本発明の他の目的は、小型化および薄型化
が図れ、かつ信頼性を格段に向上できる光集積回路を提
供することを目的とする。

【００４５】また、本発明の他の目的は、このような光
集積回路が有する利点を享受できる光ピックアップおよ
び光情報処理装置を提供することにある。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本発明の光集積回路は、
半導体レーザ素子で形成される発光素子、受光素子およ
び電子集積回路等の電子デバイスと、反射型ホログラム
ビームスプリッタおよび集光機能を持つ反射型ホログラ
ム等からなる光学部品を、半導体基板上に半導体プロセ
ス技術を用いて直接形成した光電子集積基板を内部に取
り込むようにして透明樹脂材料でモールドしており、そ
のことにより上記目的が達成される。

【００４７】また、本発明の光集積回路は、請求項１記
載の光電子集積基板を、透明樹脂又はガラス材を材料と
する透明材料成形体の内部に収納するように取り付けて
おり、そのことにより上記目的が達成される。

【００４８】また、本発明の光ピックアップは、請求項
１又は請求項２記載の光集積回路を備えている。

【００４９】また、本発明の光情報処理装置は、レーザ
プリンタ、光距離計等に利用される光情報処理装置であ
って、請求項１又は請求項２記載の光集積回路を備えて
いる。

【００５０】

【作用】上記のような構成によれば、半導体レーザ素子
からなる発光素子、受光素子および電子集積回路等の電
子デバイスと、反射型ホログラムビームスプリッタおよ
び集光機能を持つ反射型ホログラム等の光学部品を半導
体プロセス技術を用いて一体的に形成することができる
ので、製造工程の簡略化が可能になる。従って、製造能
率の効率化が図れる。

【００５１】また、集光機能を持つ反射型ホログラムを
有するので、上記の先行技術で必要であった非球面対物
レンズを膨出形成する必要がない。従って、薄型、かつ
小型、軽量の光集積回路を実現できる。また、信頼性の
向上が図れる。

【００５２】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。

【００５３】（光集積回路の実施例１）図１および図２
は本発明の光集積回路の実施例１を示す。本実施例１の
光集積回路１は、透明樹脂材料をモールドする時に光電
子集積基板１０をその内部に取り込んで作製される。即
ち、透明樹脂材料をモールドして作製される直方体状の
透明樹脂成型体２０の内部に光電子集積基板１０を取り
込んで作製される。

【００５４】図２に示すように、この光電子集積基板１
０は、ＧａＡｓ／ＧａＡｌＡｓ系基板、ＩｎＰ／ＩｎＧ
ａＡｓＰ系基板等の化合物半導体を材料とする基板の上
面に、半導体レーザ素子からなる発光素子１１、受光素
子１２および図示しない電子集積回路等の電子デバイス
と、ホログラムビームスプリッタ１４および集光機能を
持つホログラムレンズ１５等からなる光学部品を設けて
構成されている。

【００５５】発光素子１１、受光素子１２および電子集
積回路（図示せず）等の電子デバイスは、表面実装技術
等の既存の半導体プロセス技術を用いて直接光電子集積
基板１０上に形成される。また、ホログラムビームスプ
リッタ１４、ホログラムレンズ１５等の光学部品も同様
に既存の半導体プロセス技術を用い、かつ刻印技術を用
いて光電子集積基板１０表面の所定箇所に溝形状を刻み
込むことにより形成される。

【００５６】上記の透明樹脂成型体２０は、一例とし
て、ＰＭＭＡ、ＰＣ等の透明樹脂を材料とし、この樹脂
を金型に流し込み、光集積回路１０を内部に取り込むよ
うにして形成される。この時、透明樹脂成型体２０の上
面に光線入出射面２１、反射面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ
および２２ｄが形成される。

【００５７】具体的には、光線入出射面２１は透明樹脂
成型体２０の上面２０ａにおける図上右端部に相当する
長手方向一端部に形成されている。また、反射面２２
ｂ、２２ｃ、２２ｄは、上面２０ａの長手方向中央部か
ら長手方向他端部側にかけて反射面２２ｃ、２２ｄ、２
２ｂの順に形成されている。また、反射面２２ａは透明
樹脂成型体２０の長手方向他端面に設けられた傾斜面上
に形成されている。

【００５８】光電子集積基板１０の光線入出射面２１の
真下に位置する部分には、集光機能を持つホログラムレ
ンズ１５が形成されている。また、ホログラムビームス
プリッタ１４は光電子集積基板１０の長手方向中央部に
形成されている。

【００５９】更に、半導体レーザ素子からなる発光素子
１１は、光電子集積基板１０の長手方向他端部に、出射
面を光電子集積基板１０の端面１０ｂと面一状態にして
形成されている。それ故、発光素子１１の出射面から出
射されるレーザビームは光電子集積基板１０の表面に平
行となり、端面１０ｂに対して垂直になる。また、光電
子集積基板１０表面の発光素子１１とホログラムビーム
スプリッタ１４の中間位置に受光素子１２が形成されて
いる。

【００６０】図２に示すように、受光素子１２は多分割
フォトダイオードからなり、光電子集積基板１０と透明
樹脂成型体２０の間を伝播してくる光を受光し、電気信
号に光電変換する。受光素子１２の検出出力はこれに電
気的に接続された電子集積回路に与えられる。電子集積
回路は、ノイズフィルタ、アンプ等を備えた信号処理回
路からなり、光電子集積基板１０上の所定の位置に形成
されている。電子集積回路は、受光素子１２から与えら
れた検出信号を信号処理して、光電子集積基板１０上に
形成された電極ランド（図示せず）を介して外部に出力
する。

【００６１】このような構成の光集積回路１を光ピック
アップに利用する場合は、光線入出射面２１が光ディス
クの記録面の下方に位置するように配設される。以下に
光集積回路１を光ピックアップに利用する場合の動作を
説明する。

【００６２】発光素子１１から光電子集積基板１０の表
面に平行に出射されたレーザビームは、光電子集積基板
１０をモールドする透明樹脂成型体２０の反射面２２ａ
で斜め上方に反射され、続いて透明樹脂成型体２０の上
面に形成された反射面２２ｂで再反射された後、光電子
集積基板１０上に形成されたホログラムビームスプリッ
タ１４に導かれる。続いて、ホログラムビームスプリッ
タ１４を経て反射面２２ｃで反射され、光電子集積基板
１０上に形成されたホログラムレンズ１５に導かれる。
ホログラムレンズ１５に導かれた光は、該ホログラムレ
ンズ１５によって集光され、集光光線に変換される。こ
の集光光線は、ホログラムレンズ１５の真上に形成され
た光線入出射面２１を経て、光ディスク３０３（図７参
照）の記録面に光スポットとして照射される。

【００６３】光ディスク３０３からの反射光は、上記と
は逆の経路を辿ってホログラムビームスプリッタ１４の
位置に導かれ、続いて反射面２２ｄによって下方に反射
された後、受光素子１２に入射する。受光素子１２を形
成する多分割フォトダイオードは、光ディスク３０から
の反射光を検出し、検出した光を光電変換して電子集積
回路１に与える。電子集積回路は、入力信号の信号処理
を行って光ディスク３０３に記録されている信号情報、
トラッキング誤差信号およびフォーカシング誤差信号を
出力する。

【００６４】なお、この光集積回路１を光ピックアップ
に利用する場合は、フォーカシング用アクチュエータお
よびトラッキング用アクチュエータが光集積回路１に搭
載される。フォーカシング用アクチュエータとしては、
例えばフォーカシング用コイルが用いられる。また、ト
ラッキング用アクチュエータとしては、一対のトラッキ
ング用コイルが用いられる。このようなアクチュエータ
については、本願出願人が先に提案した特願平３−３３
２２３２号に詳しく説明されているので、ここでは省略
する。

【００６５】フォーカシング用アクチュエータは、電子
集積回路から与えられるフォーカシング誤差信号に基づ
き、光集積回路１をフォーカス方向に駆動してフォーカ
シングサーボを行う。同様に、トラッキング用アクチュ
エータは、トラッキング誤差信号に基づき、光集積回路
１をトラック方向に駆動してトラッキングサーボを行
う。

【００６６】上記のような構成によれば、発光素子１
１、受光素子１２および電子集積回路等の電子デバイス
と、反射型のホログラムビームスプリッタ１４および集
光機能を持つホログラムレンズ等の光学部品を、刻印技
術を含む表面実装技術等の既存の半導体プロセス技術を
用いて、透明樹脂成型体２０の内部に光電子集積基板１
０を取り込んだ光電子集積回路１に一体的に形成するこ
とができるので、上記の先行技術に比べて製造プロセス
を格段に簡略化することが可能になる。従って、製造能
率の効率化が図れる。

【００６７】また、集光機能を持つ反射型ホログラムを
有するので、上記の先行技術で必要であった非球面対物
レンズを膨出形成する必要がない。従って、薄型、かつ
小型、軽量の光集積回路を実現できる。また、信頼性の
向上が図れる。

【００６８】図３および図４は光集積回路１の変形例を
示す。この変形例では、発光素子１１の光電子集積基板
１０に対する取り付け態様が上記実施例とは異なり、そ
の出射面から出射されるレーザビームが光電子集積基板
１０の表面に垂直になるように取り付けられている。こ
のため、この変形例では、傾斜面２２ａが発光素子１１
の上方に形成されている。また、図４に示すように、こ
の変形例では、レーザビームを光電子集積基板１０の端
面から出射する必要がないので、発光素子１１は光電子
集積基板１０の長手方向他端部に形成されている。以下
にその動作を説明する。

【００６９】発光素子１１から出射されたレーザビーム
は、反射面２２ａで反射された後、光電子集積基板１０
上に形成されたホログラムビームスプリッタ１４に導か
れる。続いて、ホログラムビームスプリッタ１４により
反射された後、透明樹脂成型体２０の上面に形成された
反射面２２ｃで斜め下方に反射され、光電子集積基板１
０上に形成されたホログラムレンズ１５に導かれる。ホ
ログラムレンズ１５はこの反射光を集光光線に変換す
る。続いて、この集光光線は、ホログラムレンズ１５の
真上に形成された光線入出射面２１を経て、光ディスク
３０３（図７参照）の記録面に光スポットとして照射さ
れる。

【００７０】以下上記実施例同様にして、光ディスク３
０３の記録面からの反射光が受光素子１２によって受光
されて光電変換され、最終的に電子集積回路が光ディス
ク３０３に記録されている信号情報、トラッキング誤差
信号およびフォーカシング誤差信号を外部に出力する。

【００７１】この変形例によれば、発光素子１１の光電
子集積基板１０に対する形成方法が簡単になる利点があ
る。

【００７２】なお、上記実施例と対応する部分について
は同一の番号を付し、具体的な説明は省略する。

【００７３】（光集積回路の実施例２）図５は本発明の
光集積回路の実施例２を示す。この実施例２の光集積回
路１は、光電子集積基板１０を透明樹脂又はガラス材を
材料とする透明材料成型体３０の内部に収納するように
取り付けて作製される。本実施例２の光電子集積基板１
０は図２に示す実施例１の光電子集積基板１０と同一で
ある。

【００７４】透明材料成型体３０は、一例として、ＰＭ
ＭＡ、ＰＣ等の透明樹脂又はガラス材を材料とし、この
透明樹脂又はガラス材を金型に流し込み形成される。こ
の時、透明材料成型体３０の表裏両面に光線入出射面３
１、反射面３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄおよび凹部
３３が形成される。光電子集積基板１０は透明材料成型
体３０の下面３０ｂに形成された凹部３３に収納するよ
うに取り付けられる。

【００７５】具体的には、光線入出射面３１は透明材料
成型体３０の上面３０ａの長手方向一端部に形成され
る。また、反射面３２ｂ、３２ｃ、３２ｄは上面３０ａ
の長手方向中央部から長手方向他端部側にかけて、反射
面３２ｃ、３２ｄ、３２ｂの順に形成されている。更
に、透明材料成型体３０の長手方向他端面に反射面３２
ａが傾斜面として形成されている。

【００７６】透明材料成型体３０を収納する凹部３３
は、２種類の凹部３３ａ、３３ｂを有し、透明材料成型
体３０の厚みと略同寸法の深さ、対応する長手寸法およ
び幅寸法を有する凹部３３ｂに透明材料成型体３０が収
納されている。一方、凹部３３ｂの長手方向他端部に連
設された角穴状の凹部３３ａの深さは凹部３３ｂの深さ
より若干深くなっている。この凹部３３ａの位置に発光
素子１１が位置するようにして、凹部３３ｂに光電子集
積基板１０が収納して取り付けられている。この取り付
けは、具体的には屈折率等の光学的特性ができるだけ透
明材料の特性に近い接着剤を用いて行われる。

【００７７】尚、その他の構成要素や動作原理は上記の
実施例１と同じであるので、対応する番号を付し、具体
的な説明は省略する。

【００７８】図６は実施例２の光集積回路１の変形例を
示す。この変形例の光集積回路１は、図３に示す変形例
の光電子集積基板１０と同一の光電子集積基板１０を使
用する。このような、構成において、発光素子１１から
出射されたレーザービームは、透明材料成型体３０の長
手方向他端部における上面３０ａに形成された反射面３
２ａで反射された後、光電子集積基板１０上に形成され
たホログラムビームスプリッタ１４を経て反射面３２ｃ
で反射され、光電子集積基板１０上に形成されたホログ
ラムレンズ１５に導かれ、ホログラムレンズ１５によっ
て集光光線に変換される。続いて、この集光光線は光線
入出射面３１を経て、光ディスク３０３（図７参照）の
記録面に光スポットとして照射される。

【００７９】以降の動作原理は上記の実施例２と同じで
あるので、対応する部分に同一の番号を付し、具体的な
説明は省略する。

【００８０】以下に、実施例１および実施例２の光電子
集積基板１０上に形成される、集光機能を持つ反射型の
ホログラムレンズ１５の設計方法について、このような
光集積回路１を光ピックアップに利用する場合を例にと
って説明する。

【００８１】図７はこの場合のホログラムレンズ１５の
設計時における光学的配置を示す。同図において、透明
樹脂又はガラス材を材料とする媒質３０１（透明樹脂成
型体）の中にある点Ｏと、光ディスク３０３の記録面上
にある点Ｒからホログラムレンズ３１１に向けて、それ
ぞれ物体光および参照光として、球面波３２１、３２２
を発する。この時、点Ｒからの球面波３２２は光ディス
ク３０３、空気からなる光線入出射面と光ディスク３０
３との間の空間３０２および透明基板３０１ａ（光電子
集積基板）を通過して、光線収差を含んだ非球面波３２
３となる。

【００８２】ここで、ホログラムレンズ３１１のホログ
ラムパターンは球面波３２１と非球面波３２３の相互干
渉により定義され、下記の（１）式で定義される位相差
がπの整数倍となる曲線として表現される。

【００８３】

【数１】

【００８４】但し、Φ_oは点Ｏを光源としたときのホロ
グラムレンズ３１１面上での球面波の位相、Φ_Rは透明
材料３０１中にあると仮定した点Ｒを光源としたとき
の、ホログラムレンズ３１１面上での球面波の位相、
ｘ，ｙはホログラムレンズ３１１面上での座標、λは空
気中での光源から発せられる光の波長、ｎは透明材料３
０１の屈折率である。

【００８５】上記（１）式の第３項は光収差を与える項
であり、係数Ｃ_ijと次数ｉ、ｊを最適に選ぶことによ
り、再生時に光ディスク３０３上の記録面での光スポッ
トの収差を最小にすることができる。

【００８６】具体的には、図７に示された配置構成の光
学系で光線追跡のシュミレーションを行い、光ディスク
３０３上の記録面での波面収差を求め、この収差が最小
になるように上記（１）式中の係数Ｃ_ijを、例えば減衰
最小２乗法（ＤＬＳ法）等の数学的手法により決定す
る。

【００８７】そして、このようにして決定された係数Ｃ
_ijに従ってホログラムレンズ３１１を設計し、そのよう
なホログラムレンズ３１１を備えた本発明の光集積回路
を上記の方法で作製する。

【００８８】以上の説明では、本発明の光集積回路と、
この光集積回路の応用例である光ピックアップのみにつ
いて説明したが、本発明の光集積回路は、レーザプリン
タや光距離計等の光情報処理装置にも同様に適用でき
る。

【００８９】例えば、レーザプリンタに応用する場合
は、画像処理部から送られて来る画像信号に対応して半
導体レーザ素子を駆動し、光集積回路内を伝送されるレ
ーザビームを感光体ドラム等の作像手段に露光する構成
により達成される。

【００９０】また、光距離計に応用する場合は、測定対
象からの反射光の多分割受光素子に対する受光位置の偏
差を利用する構成により達成される。更には、イメージ
スキャナ等の他の光情報処理装置についても応用するこ
とが可能である。

【００９１】

【発明の効果】請求項１又は請求項２記載の光集積回路
によれば、半導体レーザ素子からなる発光素子、受光素
子および電子集積回路等の電子デバイスと、反射型ホロ
グラムビームスプリッタおよび集光機能を持つ反射型ホ
ログラム等の光学部品を半導体プロセス技術を用いて一
体的に形成することができるので、製造工程の簡略化が
可能になる。従って、量産性の向上と大幅なコストダウ
ンが可能になる光集積回路を実現できる。

【００９２】また、集光機能を持つ反射型ホログラムレ
ンズを有するので、上記の先行技術で必要であった非球
面対物レンズを光電子集積基板の表面から膨出形成する
必要がない。従って、薄型、かつ小型、軽量の光集積回
路を実現できる。更には、大きな光線収差を発生するこ
とがないので、信頼性の向上が図れる。

【００９３】また、請求項３記載の光ピックアップによ
れば、このような光集積回路が有する効果を享受できる
光ピックアップを実現できる。

【００９４】また、請求項４記載の光情報処理装置によ
れば、このような光集積回路が有する効果を享受でき
る、レーザプリンタ、光距離計およびイメースキャナ等
の光情報処理装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明光集積回路の実施例１を示す側面断面
図。

【図２】図１に示される光集積回路の光電子集積基板を
示す斜視図。

【図３】本発明光集積回路の実施例１の変形例を示す側
面断面図。

【図４】図３に示される光集積回路の光電子集積基板を
示す斜視図。

【図５】本発明光集積回路の実施例２を示す側面断面
図。

【図６】本発明光集積回路の実施例２の変形例を示す側
面断面図。

【図７】本発明光集積回路に形成されるホログラムレン
ズの設計方法を示す側面断面図。

【図８】光ピックアップの一従来例を示す側面断面図。

【図９】本願出願人が先に提案した光集積回路を示す側
面断面図。

【図１０】図９に示される光集積回路の光電子集積基板
を示す斜視図。

【図１１】本願出願人が先に提案した、また別の光集積
回路を示す側面断面図。

【図１２】図１１に示される光集積回路の分解斜視図。

【符号の説明】

１光集積回路１０光電子集積基板１０ａ光電子集積基板の上面１０ｂ光電子集積基板の端面１１発光素子１２受光素子１４ホログラムビームスプリッタ１５ホログラムレンズ２０透明樹脂成型体２１光線入出射面２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ反射面３０透明材料成型体３０ａ透明樹脂成型体の上面３１光線入出射面３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ反射面３０１透明材料からなる媒質３０１ａ透明基板３０２空間３０３光ディスク３１１ホログラムレンズ３２１、３２２球面波３２３非球面波

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田式雄大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体レーザ素子で形成される発光素
子、受光素子および電子集積回路等の電子デバイスと、
反射型ホログラムビームスプリッタおよび集光機能を持
つ反射型ホログラム等からなる光学部品を、半導体基板
上に半導体プロセス技術を用いて直接形成した光電子集
積基板を内部に取り込むようにして透明樹脂材料でモー
ルドした光集積回路。
【請求項２】請求項１記載の光電子集積基板を、透明
樹脂又はガラス材を材料とする透明材料成形体の内部に
収納するように取り付けた光集積回路。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の光集積回路
を備えた光ピックアップ。
【請求項４】レーザプリンタ、光距離計等に利用され
る光情報処理装置であって、請求項１又は請求項２記載の光集積回路を備えた光情報
処理装置。